Motore elettrico con o senza spazzole: quale scegliere?

I motori elettrici a corrente continua o alternata hanno alla base un principio di funzionamento completamente identico ma che obbediscono a esigenze diverse.

Capire quando impiegare un motore con o senza spazzole è di importanza essenziale sia per tecnici del settore che per chiunque, invece, si dedica solitamente alla costruzione di macchinari, modellini o apparecchi elettronici.

In generale la differenza tra i due si gioca sia sull’aspetto del prezzo sia per quanto riguarda l’efficienza del motore. Vediamo adesso perché.

Motore con le spazzole: funzionamento

Il motore con spazzole funziona grazie all’effetto di repulsione magnetica tra i magneti permanenti collegati ad un rotore e gli avvolgimenti del motore. Gli avvolgimenti del motore, nel momento in cui vengono alimentati da corrente elettrica, vanno a creare un campo magnetico temporaneo che respinge o attira i magneti permanenti.

Come si è detto, questi magneti sono collegati al rotore che converte i movimenti dei magneti in rotazione dell’albero. A questo punto la corrente elettrica continua ad essere indirizzata a diversi gruppi di avvolgimenti, in modo da mantenere costante il campo elettromagnetico e da costringere l’albero ad una rotazione continua.

In tutto ciò le spazzole svolgono una precisa funzione di fornire corrente agli avvolgimenti del motore attraverso i contatti del commutatore. Si tratta di una soluzione vecchia per immettere sul mercato prodotti a basso costo e dal cablaggio semplificato, in quanto i motori delle spazzole possono essere collegati direttamente all’alimentazione CC.

Il controllo di un motore a spazzole, in questo modo, risulta essere molto semplice e può essere azionato da un semplicissimo interruttore.

Motore senza spazzole: funzionamento

Il funzionamento di un motore senza spazzole è molto simile a quello di un motore con le spazzole, con l’unica fondamentale differenza che non si affidano alle spazzole né ai commutatori di corrente.

Il campo all’interno di un motore senza spazzole viene commutato tramite un amplificatore attivato da un dispositivo di commutazione, nella maggior parte dei casi si tratta di un encoder ottico. Mentre i motori con le spazzole hanno gli avvolgimenti sul rotore, ovvero la parte mobile del motore, i motori senza spazzole li hanno sullo statore, ovvero la componente fissa.

Posizionando gli avvolgimenti sulla parte stazionaria esterna del motore, infatti, è possibile eliminare le spazzole, ovvero una componente aggiuntiva che, come vedremo, porta con sé numerosi svantaggi.

Motore elettrico con o senza spazzole: principali differenze

Le principali differenze tra i motori con o senza spazzole si giocano, come si era anticipato, sul campo del prezzo e dell’efficienza del motore.

Per quel che concerne il prezzo, il motore con le spazzole presenta un costo minore proprio in quanto si tratta di un pezzo facile da cablare. Il motore senza spazzole, invece, è caratterizzato da un costo iniziale maggiore.

Sempre per quel che concerne i costi, in realtà il prezzo iniziale maggiore del motore senza spazzole si traduce in costi di manutenzione pari a zero. Le spazzole, infatti, sono componenti meccaniche facilmente soggette a usura e che, pertanto, richiedono una sostituzione periodica.

Per quanto riguarda, invece, l’efficienza, i motori senza spazzole presentano una efficienza maggiore, tra l’85% e il 90%, contro il 75%-80% dei motori con le spazzole. Ciò significa che l’85/90% della potenza viene trasformata in forza motrice e non si disperde, invece, come calore. Nei motori con le spazzole questa percentuale è ridotta proprio in quanto le componenti meccaniche sono pur sempre soggette ad attrito che, per quanto minimo, influisce sull’efficienza complessiva del motore.